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    未來汽油機(jī)三劍客之一 --可變壓縮比技術(shù)(上篇)
    2017/5/9 9:35:40

    “‘稀薄燃燒’、‘可變壓縮比’、‘燃料改質(zhì)’”三項(xiàng)技術(shù)將對(duì)今后汽油機(jī)的發(fā)展至關(guān)重要。如果解決了現(xiàn)有發(fā)動(dòng)機(jī)所存在的“冷卻及爆震問題”,豐田可憑借這些技術(shù)的進(jìn)步,使量產(chǎn)機(jī)型的最高熱效率快速達(dá)到50%。”,豐田發(fā)動(dòng)機(jī)先行設(shè)計(jì)部部長友田晃利慷慨激昂地向公眾闡述了自己眼中的未來。

    此言一出,立刻引起了外界的高度關(guān)注。依照以往豐田的行事作風(fēng)來看,此次表態(tài)絕非空穴來風(fēng)式的自我炒作。既然如此,那就有必要好好研究一下未來汽油機(jī)技術(shù)三劍客,究竟身懷哪種絕世奧義。


    最難產(chǎn)的技術(shù)


    在三大技術(shù)之中,最能使人引發(fā)聯(lián)想的,非可變壓縮比技術(shù)莫屬,之所以如此說,理由有二。

    首先,可變壓縮比技術(shù)與可變氣門正時(shí)技術(shù)、可變配氣相位技術(shù)類似,都是通過改變發(fā)動(dòng)機(jī)的基礎(chǔ)參數(shù)來實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)效能上的提升。如果發(fā)動(dòng)機(jī)配備該技術(shù),則可以預(yù)見的好處至少有以下五點(diǎn)之多:

    1.提升發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率,改善發(fā)動(dòng)機(jī)燃油經(jīng)濟(jì)性。

    2.適用于多元燃料驅(qū)動(dòng)。

    3.有助于降低排放。

    4.提高發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定性。

    5.在保證動(dòng)力性的前提下,可使發(fā)動(dòng)機(jī)排量進(jìn)一步減小,結(jié)構(gòu)更為緊湊,比質(zhì)量更高。

    其次,該技術(shù)難度極大。除了復(fù)雜的自身結(jié)構(gòu)會(huì)引起加工難度及體積上的提升之外,磨損、電控精度、密封等問題都是令業(yè)界非常棘手的研發(fā)難題,以至于自誕生至今雖已有百余年,卻始終未在一款量產(chǎn)機(jī)型上得到實(shí)際運(yùn)用,故將其列在首位想必沒有爭議。

    那豐田就有這個(gè)本事將其投入實(shí)用化嗎?這個(gè)問題車云菌也難以作出準(zhǔn)確回答。因?yàn)榫湍壳皝砜矗擞烟锏难葜v外,網(wǎng)上再也未有與之相關(guān)的消息被爆出。不過巧的是,近日地處大洋彼岸的另外一家世界汽車巨頭保時(shí)捷卻似乎在用行動(dòng)告訴世人,豐田口中的未來不但可以實(shí)現(xiàn),而且離我們已經(jīng)近在咫尺。


    保時(shí)捷boxster2017年搭載可變壓縮比發(fā)動(dòng)機(jī)


    據(jù)外媒報(bào)道,有公開的專利文件顯示,保時(shí)捷正與Hilite國際先進(jìn)工程公司合作開發(fā)可變壓縮比技術(shù),而該技術(shù)最快可能在2017boxster所搭載的全新渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)上投入使用。只是與豐田的改善燃效的目的不盡相同,作為以高性能車著稱的保時(shí)捷,其研發(fā)該技術(shù)的初衷顯然更為偏重于改善車輛的動(dòng)力性。

    眾所周知,渦輪增壓技術(shù)的工作原理簡單可解釋為通過渦輪的強(qiáng)制進(jìn)氣來實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)效能上的躍升,但當(dāng)渦輪泵氣的同時(shí),也等同于增大了發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際壓縮比,進(jìn)而引發(fā)爆震現(xiàn)象的出現(xiàn)。

    目前,為了解決該問題,工程師除需安裝爆震傳感器對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)加以控制之外,通常還會(huì)在參數(shù)時(shí)設(shè)定時(shí)有意地將自身壓縮比加以下調(diào)。這勢(shì)必會(huì)影響其低轉(zhuǎn)速下的動(dòng)力及經(jīng)濟(jì)特性,產(chǎn)生渦輪遲滯現(xiàn)象。因此,如若引入可變壓縮比技術(shù),令發(fā)動(dòng)機(jī)在低轉(zhuǎn)速區(qū)間采用高壓縮比運(yùn)轉(zhuǎn),高轉(zhuǎn)速區(qū)間采用低壓縮比運(yùn)轉(zhuǎn),則上述弊病便可得到根除。

    保時(shí)捷可變壓縮比技術(shù)專利圖

    如專利圖中所示,為了實(shí)現(xiàn)壓縮比可變,保時(shí)捷對(duì)傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)的活塞連桿進(jìn)行了結(jié)構(gòu)改良,在其兩側(cè)分別加裝了一個(gè)由電動(dòng)和液壓所控制的偏心調(diào)節(jié)部件。該部件可接收由ECU所發(fā)出的控制信號(hào),并借助于液壓回路對(duì)支柱位置進(jìn)行調(diào)節(jié),從而帶動(dòng)偏心元件發(fā)生旋轉(zhuǎn),使活塞位置發(fā)生移動(dòng),以達(dá)到改變壓縮比的目的。

    不過出于對(duì)技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)的評(píng)估,現(xiàn)階段保時(shí)捷所研制的可變壓縮比技術(shù)還僅限于在預(yù)先設(shè)定好的兩個(gè)活塞位置間進(jìn)行調(diào)整,換言之,也就是只可實(shí)現(xiàn)兩種壓縮比間的相互切換,并不是現(xiàn)真正意義上的連續(xù)調(diào)整,但或許正因如此,該技術(shù)才有望在2017年率先實(shí)現(xiàn)落地。

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